編輯“緩存”

緩存（Cache memory）是硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內(nèi)部存儲和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度和外界介面?zhèn)鬏斔俣炔煌?，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當硬盤存取零碎數(shù)據(jù)時需要不斷地在硬盤與內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，有大緩存，則可以將那些零碎數(shù)據(jù)暫存在緩存中，減小外系統(tǒng)的負荷，也提高了數(shù)據(jù)的傳輸速度。

== 基本簡介 ==

緩存是指可以進行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內(nèi)存與[[CPU]]交換數(shù)據(jù)，因此速度很快。L1　Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般L1緩存的容量通常在32—256KB。L2　Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部兩種芯片。內(nèi)部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，普通臺式機CPU的L2緩存一般為128KB到2MB或者更高，筆記本、服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存最高可達1MB-3MB。 

　　緩存只是內(nèi)存中少部分數(shù)據(jù)的復制品，所以CPU到緩存中尋找數(shù)據(jù)時，也會出現(xiàn)找不到的情況（因為這些數(shù)據(jù)沒有從內(nèi)存復制到緩存中去），這時CPU還是會到內(nèi)存中去找數(shù)據(jù)，這樣系統(tǒng)的速度就慢下來了，不過CPU會把這些數(shù)據(jù)復制到緩存中去，以便下一次不要再到內(nèi)存中去取。隨著時間的變化，被訪問得最頻繁的數(shù)據(jù)不是一成不變的，也就是說，剛才還不頻繁的數(shù)據(jù)，此時已經(jīng)需要被頻繁的訪問，剛才還是最頻繁的數(shù)據(jù)，又不頻繁了，所以說緩存中的數(shù)據(jù)要經(jīng)常按照一定的算法來更換，這樣才能保證緩存中的數(shù)據(jù)是被訪問最頻繁的。

== 工作原理 ==
緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數(shù)據(jù)時，首先從緩存中查找，找到就立即讀取并送給CPU處理；沒有找到，就用相對慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時把這個數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調入緩存中，可以使得以后對整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進行，不必再調用內(nèi)存。正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高（大多數(shù)CPU可達90%左右），也就是說CPU下一次要讀取的數(shù)據(jù)90%都在緩存中，只有大約10%需要從內(nèi)存讀取。這大大節(jié)省了CPU直接讀取內(nèi)存的時間，也使CPU讀取數(shù)據(jù)時基本無需等待。總的來說，CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先緩存后內(nèi)存。 

　　RAM和ROM相對的，RAM是掉電以后，其中的信息就消失那一種，ROM在掉電以后信息也不會消失那一種。RAM又分兩種，一種是靜態(tài)RAM，SRAM；一種是動態(tài)RAM，DRAM。前者的存儲速度要比后者快得多，使用的內(nèi)存一般都是動態(tài)RAM。為了增加系統(tǒng)的速度，把緩存擴大不就行了嗎，擴大的越大，緩存的數(shù)據(jù)越多，系統(tǒng)不就越快了嗎？緩存通常都是靜態(tài)RAM，速度是非常的快， 但是靜態(tài)RAM集成度低（存儲相同的數(shù)據(jù)，靜態(tài)RAM的體積是動態(tài)RAM的6倍）， 價格高（同容量的靜態(tài)RAM是動態(tài)RAM的四倍）， 由此可見，擴大靜態(tài)RAM作為緩存是一個非常愚蠢的行為， 但是為了提高系統(tǒng)的性能和速度，必須要擴大緩存， 這樣就有了一個折中的方法，不擴大原來的靜態(tài)RAM緩存，而是增加一些高速動態(tài)RAM做為緩存， 這些高速動態(tài)RAM速度要比常規(guī)動態(tài)RAM快，但比原來的靜態(tài)RAM緩存慢， 把原來的靜態(tài)ram緩存叫一級緩存，而把后來增加的動態(tài)RAM叫二級緩存。
== Web 應用系統(tǒng)存在哪些速度差異？ ==
:讀取文件系統(tǒng) ? 讀取磁盤 
:讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)存 ? 讀取文件系統(tǒng) 
:讀取應用內(nèi)存 ? 訪問數(shù)據(jù)庫服務器
:讀取靜態(tài)文件 ? 訪問應用服務器 
:讀取瀏覽器緩存 ? 訪問網(wǎng)站
== 緩存技術分類  ==
:操作系統(tǒng)磁盤緩存 ? 減少磁盤機械操作 
:數(shù)據(jù)庫緩存 ? 減少文件系統(tǒng) I/O 
:應用程序緩存 ? 減少對數(shù)據(jù)庫的查詢 
:客戶端瀏覽器緩存 ? 減少對網(wǎng)站的訪問
== PHP緩存技術 ==
<p style="text-indent:2em;">WEB程序獲取信息的方式主要是查詢數(shù)據(jù)庫,當數(shù)據(jù)庫不是很大的情況下不會有太大的問題.然而,隨著網(wǎng)站的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫呈幾何級數(shù)的方式增長的時候,就會出現(xiàn)瓶頸.于是[[PHP緩存技術]]誕生了。.PHP緩存技術工作時,當程序查詢數(shù)據(jù)的時候，會把相應的結果序列化后保存到文件中，以后同樣的查詢語句就可以不用直接查詢數(shù)據(jù)庫，而是從緩存文件中獲得。這一改進使得程序運行速度得以大幅度提升. </p>
:目前應用PHP緩存技術比較流行的方法主要是Adodb+Smarty這樣的黃金搭檔. 
:PHP緩存技術工作原理
:首先看看adodb提供的數(shù)據(jù)緩存功能：
#<?php 　　
#include('adodb.inc.php');load code common to ADOdb 　　
#$ADODB_CACHE_DIR = '/usr/ADODB_cache'; 　　
#$conn = &ADONewConnection('mysql');create a connection 　　
#$conn->PConnect(' ','userid','','agora');connect to MySQL, agora db 　　
#$sql = 'select CustomerName, CustomerID from customers'; 　　
#$rs = $conn->CacheExecute(15,$sql);
#?> 如上，每次查詢數(shù)據(jù)的時候，會把相應的結果序列化后保存到文件中，以后同樣的查詢語句就可以不用直接查詢數(shù)據(jù)庫，而是從緩存文件中獲得。
:再來看看Smarty提供的頁面緩存功能：
#<?php 1<?php 　　
#require('Smarty.class.php'); 　　
#$smarty = new Smarty; 　　
#$smarty->caching = true; 　　
#if(!$smarty->is_cached('index.tpl')) { 　　
#// No cache available, do variable assignments here. 　　
#$contents = get_database_contents(); 　　
#$smarty->assign($contents); 　　
#} 　　
#$smarty->display('index.tpl'); 　　
#?>
<p style="text-indent:2em;">如上，每次訪問頁面的時候，都會先檢測相應的緩存是否存在，如果不存在，就連接數(shù)據(jù)庫，得到數(shù)據(jù)，完成模板變量的[[賦值]]，顯示頁面，同時生成[[緩存文件]]，這樣下次訪問的時候緩存文件就發(fā)揮作用了，而不會再執(zhí)行if塊的數(shù)據(jù)查詢語句了。當然，在實際使用中會有很多東西要考慮，比如，有效期的設置，緩存組的設置等等，具體可以查看Smarty手冊中有關緩存（caching）的相關章節(jié)。</p> 
<p style="text-indent:2em;">以上兩個PHP流行組件緩存方式的側重點是不同的，對于Adodb的緩存而言，它緩存的是數(shù)據(jù)，對于Smarty的緩存而言，它緩存的是頁面。其他提供緩存功能的組件還有很多（如：PEAR::Cache_Lite等等），實際編程中使用哪個方案要具體情況具體分析，也可能會綜合使用。</p>
<p style="text-indent:2em;">使用這些組件內(nèi)置的緩存方案有一個很明顯的好處是它們的實現(xiàn)對[[客戶端]]而言都很透明。只要進行必要的設置（如：緩存時間，緩存目錄等等）就可以了，而不用過多考慮實現(xiàn)緩存的細節(jié)問題，系統(tǒng)會根據(jù)設置自動管理緩存。但是其缺點也同樣明顯，因為每次請求仍然要用PHP解析一遍，效率和純靜態(tài)相比還是大打折扣，在大的PV面前還是不能滿足要求，在這種情況下，僅僅做動態(tài)緩存就不夠了，必須實現(xiàn)[[靜態(tài)緩存]]。</p>
<p style="text-indent:2em;">PHP,一門最近幾年興起的web設計腳本語言,由于它的強大和可伸縮性,近幾年來得到長足的發(fā)展,php相比傳統(tǒng)的asp網(wǎng)站,在速度上有絕對的優(yōu)勢,想mssql轉6萬條數(shù)據(jù)php如需要40秒,asp不下2分鐘.但是,由于網(wǎng)站的數(shù)據(jù)越來越多,我們渴求能更快速的[[調用數(shù)據(jù)]],不必要每次都從數(shù)據(jù)庫調,我們可以從其他的地方,比方一個文件,或者某個內(nèi)存地址,這就是php的緩存技術,也就是Cache技術.</p>

===內(nèi)容加載===
在使用緩存數(shù)據(jù)前，必須將數(shù)據(jù)[[加載]]到緩存中，有兩種機制來加載數(shù)據(jù)：
#提前加載Proactive Load——使用這種方式時，你提前將所有的狀態(tài)數(shù)據(jù)加載到緩存中，可能在應用程序或線程啟動時進行，然后在應用程序或線程的生存期內(nèi)一直緩存；
#動態(tài)加載Reactive Load——或稱反應式加載，當使用這種方法時，在應用程序請求數(shù)據(jù)時取到數(shù)據(jù)，并且將它緩存起來以備后續(xù)使用。
===過期策略===
<p style="text-indent:2em;">另外一個關鍵因素是如何保持緩存數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)（文件或[[數(shù)據(jù)庫]]或其他的應用程序資源）的一致性，你可以定義過期策略來決定緩存中的內(nèi)容，如已經(jīng)緩存的時間或者收到其他資源的通知。</p>

==Asp.net緩存==
<p style="text-indent:2em;">將常用的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中對asp的開發(fā)人員來說并不陌生，Session對象和Application對象提供鍵值對來緩存數(shù)據(jù)，Session對象保存和單個用戶有關的數(shù)據(jù)，Application對象可保留和應用程序有關的數(shù)據(jù)，每個用戶都可以訪問。</p>
<p style="text-indent:2em;">在Asp.net中，提供了專門用于緩存數(shù)據(jù)的Cache對象，它的應用范圍是應用程序域。生存期是和應用程序緊密相關的，每當應用程序啟動的時候就重新創(chuàng)建Cache對象。它域Application對象的主要區(qū)別就是提供了專門用于緩存管理的特性，比如依賴和過期策略。</p>
<p style="text-indent:2em;">你可以使用Cache對象和它的屬性來實現(xiàn)高級的緩存功能，同時可以利用Asp.net Cache來對客戶端輸出的響應內(nèi)容進行緩存。關于Asp.net中的緩存技術，有以下內(nèi)容要介紹：</p>
=== 編程緩存Programmatic Caching ===
<p style="text-indent:2em;">Cache對象定義在System.Web.Caching命名空間，可以使用HttpContext類的Cache屬性或Page對象的Cache屬性來得到Cache的引用，Cache對象除了存儲鍵值對以外，還可以存儲.net框架的對象。下面介紹相應的依賴和過期策略。</p> 
===依賴和過期策略 ===
<p style="text-indent:2em;">當向緩存中加數(shù)據(jù)時，可以指定它的依賴關系來實現(xiàn)在某些情況下強制移除它?？捎玫姆桨赴ㄒ韵聨追N：</p>
:1.文件依賴（File Dependency）——當硬盤上的某個（某些）文件更改時，強制移除緩存數(shù)據(jù)；
如： 
:CacheDependency cDependency = new 
   
:CacheDependency(Server.MapPath("authors.[[XML]]")); 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, cDependency);

:2.鍵值依賴（Key Dependency）——指定緩存中的某個數(shù)據(jù)項更改時移除。如:
:// Create a cache entry. 
   
:Cache["key1"] = "Value 1"; 
  
:// Make key2 dependent on key1. 
   
:String[] dependencyKey = new String[1]; 
   
:dependencyKey[0] = "key1"; 
   
:CacheDependency dependency = new CacheDependency(null, dependencyKey); 
   
:Cache.Insert("key2", "Value 2", dependency);
:3.基于時間的過期策略——按照預先定義的時間策略來使數(shù)據(jù)失效，可以是[[絕對時間]]（如某個日期的18:00）也可以是相對現(xiàn)在的相對時間。如：
:/// Absolute expiration 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, null, DateTime.Now.AddSeconds(5),Cache.NoSlidingExpiration); 
   
:/// Sliding expiration 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, null, Cache.NoAbsoluteExpiration, 
   
:TimeSpan.FromSeconds(5));
<p style="text-indent:2em;">使用太短和太長的過期時間都不行，不是造成用不上的緩存數(shù)據(jù)，就是緩存了陳舊的數(shù)據(jù)并加重了緩存負擔，所以可以使用高并發(fā)的測試來決定過期時間的最佳值。</p> 
'''對緩存項使用[[優(yōu)先級]] '''
<p style="text-indent:2em;">當運行應用程序的服務器內(nèi)存不足時，會自動清除緩存中的數(shù)據(jù)，稱為“清除scavenging”。此時，Cache對象根據(jù)緩存項的優(yōu)先級來決定先移除哪些[[緩存數(shù)據(jù)]]，你可以在代碼中指定緩存項的優(yōu)先級。參看MSDN中“CacheItemPriority 枚舉”，如：</p>
:Cache.Insert("DSN", connectionString, null, d, t, CacheItemPriority.High, onRemove); 
'''刷新數(shù)據(jù)（清除緩存） '''
<p style="text-indent:2em;">沒有直接的方法來刷新Asp.net的輸出緩存，但是有替代方法（設置所有數(shù)據(jù)失效），比如:Response.Cache.SetExpires(DateTime.Now) 
<p style="text-indent:2em;">這可以清除緩存，但頁面上并不立刻體現(xiàn)出來，直到最初的緩存期結束，比如:<%@ OutputCache Duration="10" VaryByParam="none" %>指令指定的緩存只會在10秒后才清除。通常并不需要清除所有緩存項，你只要重新加載數(shù)據(jù)更新緩存就夠了。</p>
'''輸出緩存（Output Cache） '''
<p style="text-indent:2em;">Page Output Caching將對頁面請求的響應放入緩存中，后續(xù)對此頁面的請求將直接從緩存中得到信息而不是重建此頁面。可以通過添加Page指令（高級別，聲明實現(xiàn)）來實現(xiàn)，也可以使用HTTPCachePolicy類來實現(xiàn)（低級別，程序實現(xiàn)）。本指南不打算介紹技術細節(jié)，只給出如何更好使用的指南和最佳實踐。有四方面的內(nèi)容：</p>
#決定緩存的內(nèi)容 
# 緩存動態(tài)頁面 
#控制緩存的位置 
# 配置頁面輸出緩存 
===頁面片斷緩存===
:有時候緩存整個頁面并不靈活，同時內(nèi)存的發(fā)但也比較大，這時候應考慮片斷緩存。頁面片斷緩存適合以下類型的數(shù)據(jù)： 
*創(chuàng)建開銷很大的頁面片斷（控件）； 
*包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的頁面片斷；
*可被多個用戶使用的頁面片斷； 
*多個頁面共享的頁面片斷（如公用菜單條）
'''以下是緩存部分頁面的例子: ''' 
:// Partial caching for 120 seconds 
   
:[System.Web.UI.PartialCaching(120)] 
   
:public class WebUserControl : System.Web.UI.UserControl 
   
:{ 
   
:// Your Web control code 
   
:}

==相關條目==
*[[互聯(lián)網(wǎng)]]

== 參考來源 ==
*[http://baike.baidu.com/view/907.htm?fr=ala0_1_1 參考來源]
*[http://www.blue1000.com/bkhtml/2007-01/49856.htm 參考來源2]
[[category:計算機術語|H]]